用CODE V设计一个数码相机镜头(5)

来源：网络收集时间：2026-08-27

导读：关于优化目的优化的目的是在一定的物理的或其它的条件约束下产生一个可能达到的最好的光学系统。这里的“最好”是以对误差函数而言的，它把像差数据合成一个数字，我们尝试把这个数字变的尽可能的� ODE V的已经

关于优化

目的

优化的目的是在一定的物理的或其它的条件约束下产生一个可能达到的最好的光学系统。这里的“最好”是以对误差函数而言的，它把像差数据合成一个数字，我们尝试把这个数字变的尽可能的小。CODE V的已经预定义好了误差函数结构，可是您可以方便地加入各种控制或权重并可以随意地修改。它也

可以使用一个完全的自定义的误差函数，可是这个比较难事实上很少需要这么做。

方法规则

CODE V的优化功能称为自动设计，AUTO为缩略词。AUTO使用最小阻尼二乘法来改变变量的值以改善系统。约束对寻找最适合解确定了边界条件。当需要的时候AUTO引入Lagrangian(拉格朗日)乘数来引入约束。当误差函数本身不包括需要的约束的时候这允许强制约束，通常很快就会有结果，

在约束的范围求解区域内收敛而得到一个最合适的解。

默认

AUTO里面缺省的值使您不用过多的关注或注意误差函数的构成细节并且最小限度的输入要求。同时具有很多光学控制、权重控制、约束等，这使得当您需要进行不平常的设计或是调整设计时具有极大

的灵活性。

AUTO过程

虽然您可以把AUTO作为一个黑匣子，通过它您可以得到结果，但是您可能对它的一些内在的轮廓流程感兴趣。下面的图表显示了一个设计流程，包括了AUTO处理的部分。当我们做一个例子问题的时

候，各种各样的置的意义将变的明确。

在线帮助CODE V Reference Manual的第三章对自动设计选项作了比较详细地描述。其中”Discussion

of Input and Computations”(P352)一节对了解AUTO是怎样工作具有特殊的价值。

局部VS.全局

如果您把误差函数比作一个有多维空间的山和山谷，那么目标就是找到可能是最低的山谷。在局优化中，您只能找到距您的起始解最近的山谷。而全局优化会离开起始解向更深层去寻找最深的山谷或是全局的最优解。CODE V的全局优化功能GS,是一个极好的全局优化器，事实上可以从任何起始点产

生多种结果。

游戏规则

看上去这一章会有很多步骤，但是这里真的只有一点外加一些说明性的文字。为了使您可见一斑，这里是优化这个镜头的游戏规则的轮廓。这几个步骤都是在AUTO选项的对话框中完成的（Optimization

菜单），除了定义变量是在LDM中完成以外。分析检查需要在MTF和FILED选项中完成。

把所有曲率半径、厚度和玻璃都设为变量，然后保存。

确保所有的玻璃元件都有足够的中心厚度（一般约束General Constrain）。

? ? ?

确保所有的玻璃的折射率都不要太高（同上）

把当前的EFL=6加入约束（特殊约束Specific Constrains）在每一次循环都绘出镜头图（输出控制Output Control）

? ?

使用默认的点列图（Transverse ray aberration）误差函数，但是追迹更多的光线网格（Error

Function Definitions and Controls）

通过重复先前的评价（点击上一章里面窗口的更新按钮，主要是VIEW,MTF和视场选项）

? 修改AUTO设置，来优化结果（Error Function Weights）

现在让我们进入细节！

变量

定义变量

当优化您的镜头时，您需要告诉CODE V哪些量是自由的可以变化的。变量是在LDM中定义的，并且当您保存镜头时也会跟着被保存。决定变量变不总是很容易的事情，但是对于共轴系统通常是所有玻璃表面的曲率半径（但是不可以是像面，因为您通常想要的是一个平的胶片或接收器），所有的空气间隔还有玻璃元件的厚度（为了允许程序保持镜片的好的边缘厚度则不要对曲率进行太多的限制），玻璃通常也被设为变量（折射率和色散）。这就需要CODE V中的一个特殊的变量“虚拟玻璃”，因为

玻璃库中的玻璃的属性是固定的没法被直接改变。

使用LDM

变量是在LDM中定义的。默认时所有的量在开始的状态都是固定的。要将一个曲率半径或厚度设为变量，将光标移到LDM窗口里的相应的项目上右键单击，从快捷菜单中选取Vary。这个参数的旁边将显示出一个小的V，指示它是一个变量。如果您的变量设置错了，在参数上右键选取快捷菜单上的Freeze来移除V。您也可以同时选中多个不同类型的参数值，然后从右键菜单中选取Vary即可。如果这个镜头还没有打开，那么您需要打开在上一章中所建立的6mm,F/3.5数码相机镜头。 1．选择File>Open菜单，找到您在上一章中所创建的数码相机镜头文件（DigCamStart.len或者是您

所命名的别的名字），然后ＯＫ。

如果您从File菜保存了一个镜头文件然后再打开，那么在保存时的任何分析窗口在重新打开时也将被恢复。注意如果您是从命令行用RES（ Restore）命令打开的话，这些将不会发生。在这里，这个镜

头被恢复时其它的窗口并没有发生变化。

2．在LDM数据表窗口中选中表面1至6的Y Radius． 3．在选中区域内的任何单元格中右键并选取Vary,如下：

4．厚度也执行同样的操作（选中表面1至表面5的厚度并设为变量，然后单独选取像面厚度并把它

设为变量；不要包含表面6，否则会把PIM求解去掉）。

在后面将显示设置完所有变量后的LDM窗口，现在我们来讨论一下虚拟玻璃。

虚拟玻璃

把玻璃变量时可能要包括额外的步骤，因为玻璃的折射率和色散均可以被设为变量。为了使其能在AUTO中作为变量来使用，必需把一个材料变成虚拟玻璃。如果是要把一个玻璃库中的玻璃作为变量它将会被变成等价的虚拟玻璃（一个最终的设计里被优化的虚拟玻璃要被和它比较接近的真实玻璃所替代， glassfit.seq宏可以帮助我们将虚拟玻璃变成实际玻璃）。虚拟玻璃有一个特殊的格式。对于一个玻璃折射率为1.62阿贝数为60.3,,则虚拟玻璃的名字为620.603(前面说过这是假想玻璃)，它的

另外一种格式为：1.620:60.3也可以被CODE V接受,并允许n>2.0且V>100。

在这个数码相机例子里，专利中已经是虚拟玻璃了，可是它是固定的。您可能也注意到了，三个片子的折射率都比较高（从1.7到1.8），通常这也表示了是一种比较贵的玻璃。你将要将玻璃设为变量，

并在AUTO中对其折射率进行约束（将在下一节介绍）。

1．将表面1的玻璃设为变量，在LDM中玻璃名称上右键选取快捷菜单上面的VARY。

V字将在玻璃名称的旁边出现，指示了它是变量了。对于一个多色（多波长）系统，我们通常将折射

率和阿贝数均设为变量，缺省的设置也是这样的。但是对于玻璃还有其它的情况。

2．左键单击表面1玻璃旁边的V（或右键单击选择Couple）。

这将显示一个耦合编辑器对话框。耦合是将变量联接在一起的一种方法，但只用于玻璃变量。它也可

以访问变量的折射率和色散。

3．在表面1上面的Index and Dispersion单元格中双击．

注意您可以单独地将折射率或色散设为变量，也可以同时。因为这是一个多波长系统，所以将折射率和色散均设为变量。色散边界是一个玻璃图中的多边形边界，它决定了允许的玻璃类型的范围。这个

将在下一节当中的一般约束中讨论。

4．点Cancel。

5．对表面3和表面5执行同样的操作将其设为变量。

当您完成这些时，您将看到LDM如下所示：

6．选择File->Save lens菜单将该镜头保存为一个定义了变量的新的版本文件。

自动设计设置

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